發(fā)電機單相接地保護(hù)及電流允許值
發(fā)電機定子繞組中性點一般不直接接地，而是通過高阻（接地變壓器）接地、消弧線圈接地或不接地，故發(fā)電機的定子繞組都設(shè)計為全絕緣。盡管如此，發(fā)電機定子繞組仍可能由于絕緣老化、過電壓沖擊或者機械振動等原因發(fā)生單相接地故障。由于發(fā)電機定子單相接地并不會引起大的短路電流，不屬于嚴(yán)重的短路性故障。
發(fā)電機接地保護(hù)線路圖.
發(fā)電機定子的短路故障形成雖比較復(fù)雜但常與單相接地有關(guān)。短路故障形成大體歸納起來主要有五種情況：
（1）發(fā)生單相接地，然后由于電弧引發(fā)故障點處相間短路；
（2）發(fā)生單相接地，然后由于電位的變化引發(fā)其他地點發(fā)生另一點的接地，從而構(gòu)成兩點接地短路；
（3）直接發(fā)生線棒間絕緣擊穿形成相間短路；
（4）發(fā)電機端部放電構(gòu)成相間短路；
（5）定子繞組同一相的匝間短路故障。
發(fā)電機勵磁回路接地保護(hù)電路圖
由于發(fā)電機容易發(fā)生繞組線棒和定子鐵芯之間絕緣的破壞，因此定子繞組單相接地是發(fā)電機常見的故障之一。尤其是采用水內(nèi)冷的大型發(fā)電機，定子繞組發(fā)生接地故障的幾率多于相間短路和匝間短路，約占定子故障的70％～80％。盡管發(fā)電機的中性點不直接接地，單相接地電流很小，但若不能及時發(fā)現(xiàn)，接地點電弧將進(jìn)一步損壞繞組絕緣，擴大故障范圍。電弧還可能燒傷定子鐵芯，給修復(fù)帶來很大困難。由于大型發(fā)電機組定子繞組對地電容較大，當(dāng)發(fā)電機機端附近發(fā)生接地故障時，故障點的電容電流比較大，影響發(fā)電機的安全運行；同時由于接地故障的存在，會引起接地弧光過電壓，可能導(dǎo)致發(fā)電機其他位置絕緣的破壞，形成危害嚴(yán)重的相間或匝間短路故障。
顯然，定子繞組絕緣損壞及鐵芯燒傷程度與接地電流大小及持續(xù)時間有關(guān)。表1列出了不同容量發(fā)電機的接地電流允許值。大型發(fā)電機定子鐵芯增加了軸向冷卻通道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修很不方便。因此，其接地電流允許值較小。當(dāng)發(fā)電機定子接地電流大于允許值時，應(yīng)采取補償措施。在發(fā)電機接地電流不超過允許值的條件下，定子接地保護(hù)只動作于信號，待負(fù)荷轉(zhuǎn)移后再停機。
表1發(fā)電機定子接地電流允許值
發(fā)電機額定電壓（kv）
發(fā)電機額定容量（mw）
接地電流允許值（a）
6.3
≤50
4
10.5
50~100
3
13.8~15.75
125~200
2*
18~20
300
1
* 對氫冷發(fā)電機接地電流允許值為2.5a。
大型發(fā)電機由于造價昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢修困難，且容量的增大使得其接地故障電流也隨之增大，為了防止故障電流燒壞鐵芯，有的裝設(shè)了消弧線圈，通過消弧線圈的電感電流與接地電容電流的相互抵消，把定子繞組單相接地電容電流限制在規(guī)定的允許值之內(nèi)。
發(fā)電機中性點采用高阻接地方式（即中性點經(jīng)配電變壓器接地，配電變壓器的二次側(cè)接小電阻）的主要目的是限制發(fā)電機單相接地時的暫態(tài)過電壓，防止暫態(tài)過電壓破壞定子繞組絕緣，但另一方面也人為地增大了故障電流。因此采用這種接地方式的發(fā)電機定子繞組接地保護(hù)應(yīng)選擇盡快跳閘。
對于中小型發(fā)電機，由于中性點附近繞組電位不高，單相接地可能性小，故允許定子接地保護(hù)有一定的保護(hù)死區(qū)。對于大型機組，因其在系統(tǒng)中的地位重要，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，修復(fù)困難，尤其是采用水內(nèi)冷的機組，中性點附近繞組漏水造成單相接地可能性大。因此，要求裝設(shè)動作范圍為100％的定子繞組單相接地保護(hù)。

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